(57)【要約】【課題】  固体撮像装置において、パッケージ底部の反りの影響を受けて撮像素子を傾いて搭載してしまう不具合を防止する。【解決手段】  凹状のセラミックパッケージ１内に撮像素子２を搭載し、セラミックパッケージ１の開口部７を透光性窓部材８で封止した固体撮像装置において、セラミックパッケージ１の撮像素子搭載面１ａに、撮像素子２を支持してその撮像面２ａをセラミックパッケージ１の窓部材搭載面１ｃに対して平行に配置する支持体１０が設けられた構造とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状のセラミックパッケージ内に撮像素子を搭載し、前記セラミックパッケージの開口部を透光性窓部材で封止した固体撮像装置において、前記セラミックパッケージの撮像素子搭載面に、前記撮像素子を支持してその撮像面を前記セラミックパッケージの窓部材搭載面に対して平行に配置する支持体が設けられた固体撮像装置。
【請求項２】
セラミックパッケージの窓部材搭載面が研磨されて平坦化されている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
支持体は金または金を主成分とする金属材料で形成されている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
支持体は複数個配列されている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
支持体は放射状に形成されている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
支持体は中央部が空いた枠形状である請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
支持体の一部に、撮像素子を固着するために使用される接着剤を排出する溝が形成された請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
凹状のセラミックパッケージ内に撮像素子を搭載し、前記セラミックパッケージの開口部を透光性窓部材で封止した固体撮像装置の製造方法であって、
前記セラミックパッケージの撮像素子搭載面に、前記撮像素子を支持する支持体を形成する工程と、
前記セラミックパッケージの窓部材搭載面の傾きを変位計にて検出し、その傾き分を平行補正する工程と、
平行補正された窓部材搭載面と平行な面を持つように支持体を加工する工程と、
前記支持体上に撮像素子を搭載してその撮像面を前記平行補正された窓部材搭載面に対して平行に配置する工程と、
前記支持体上の撮像素子の電極パッドと前記セラミックパッケージに形成された配線とを金属細線によって電気的に接続させる工程と、
前記撮像素子が搭載され電気的に接続されたセラミックパッケージの窓部材搭載面に窓部材を搭載する工程とを含んだ固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
支持体は金または金を主成分とする金属材料で形成する請求項８記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
支持体はメッキ加工によって形成する請求項８または請求項９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
支持体はワイヤーボンド方式で形成する請求項８または請求項９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
支持体を加工する工程では、窓部材搭載面と平行な平面ツールで支持体を押圧して変形させる請求項８記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
支持体を加工する工程と撮像素子の撮像面を平行配置する工程とを、前記撮像素子を前記支持体上に載置して押圧することによって同時に行う請求項８記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックパッケージ内にＣＣＤ、ＣＭＯＳ型等の撮像素子を搭載した固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の固体撮像装置を示す。セラミックパッケージ１内に撮像素子２を接着剤３を用いて搭載し、撮像素子２の各ボンディングパッド４とセラミックパッケージ１の内外にわたり形成された金属配線５とをボンディングワイヤ６により電気的に接続し、セラミックパッケージ１の開口部７にガラス板などの透光性窓部材８を封止材９により封着している。
【特許文献１】実開昭６１−１０９１５３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、図５に誇張して示したように、セラミックパッケージ１の底部には現実には多少の反りが生じている。セラミックパッケージ１は一般に、複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成することで製作しているため、各セラミックグリーンシートの収縮量の差に基づく反りが発生するのである（例えば□１０ｍｍサイズのパッケージで約２０μｍ程度の反りが発生する）。
【０００４】
そのため、セラミックパッケージ１の撮像素子搭載面１ａや裏面１ｂは厳密には平行平面ではなく、撮像素子搭載面１ａに搭載した撮像素子２は傾いて固定され（あおり）、その撮像面２ａと入光軸に対して垂直に配置される窓部材８の外面８ａとは平行にならず、固体撮像装置の特性の劣化、例えば画像の歪みが発生する。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、撮像素子のあおりのない固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、凹状のセラミックパッケージ内に撮像素子を搭載し、前記セラミックパッケージの開口部を透光性窓部材で封止した固体撮像装置において、前記セラミックパッケージの撮像素子搭載面に、前記撮像素子を支持してその撮像面を前記セラミックパッケージの窓部材搭載面に対して平行に配置する支持体が設けられたことを特徴とする。これによれば、セラミックパッケージの底部の反りの影響を排除して、あおり発生を防止することができる。
【０００７】
セラミックパッケージの窓部材搭載面は研磨されて平坦化されているのが好ましい。支持体はたとえば、金または金を主成分とする金属材料で形成される。
支持体は複数個配列されていてよい。また支持体は放射状、あるいは中央部が空いた枠形状であってよい。枠形状の支持体であれば、その一部に、撮像素子を固着するために使用される接着剤を排出する溝が形成されているのが好ましい。
【０００８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、凹状のセラミックパッケージ内に撮像素子を搭載し、前記セラミックパッケージの開口部を透光性窓部材で封止した固体撮像装置を製造する際に、前記セラミックパッケージの撮像素子搭載面に、前記撮像素子を支持する支持体を形成する工程と、前記セラミックパッケージの窓部材搭載面の傾きを変位計にて検出し、その傾き分を平行補正する工程と、平行補正された窓部材搭載面と平行な面を持つように支持体を加工する工程と、前記支持体上に撮像素子を搭載してその撮像面を前記平行補正された窓部材搭載面に対して平行に配置する工程と、前記支持体上の撮像素子の電極パッドと前記セラミックパッケージに形成された配線とを金属細線によって電気的に接続させる工程と、前記撮像素子が搭載され電気的に接続されたセラミックパッケージの窓部材搭載面に窓部材を搭載する工程とを行うことを特徴とする。
【０００９】
支持体は金または金を主成分とする金属材料によって好適に形成できる。また支持体はメッキ加工やワイヤーボンド方式で形成することができる。
支持体を加工する工程では、窓部材搭載面と平行な平面ツールで支持体を押圧して変形させるのが好都合である。また、支持体を加工する工程と撮像素子の撮像面を平行配置する工程とを、前記撮像素子を前記支持体上に載置して押圧することによって同時に行うのが好都合である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固体撮像装置およびその製造方法によれば、セラミックパッケージの底部の反りの影響を受けず、あおり発生を防止することができ、あおりに起因する固体撮像装置の特性の劣化をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態における固体撮像装置の構成を示す一部切欠き斜視図、図１（ｂ）は同固体撮像装置の断面図である。
【００１２】
図１（ａ）（ｂ）において、固体撮像装置は、セラミックパッケージ１（以下、単にパッケージ１という）内に、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２を銀ペースト等の接着剤３を用いて搭載し、撮像素子２のボンディングパッド４とパッケージ１に内外にわたって形成された金属配線５とをパッケージ１内でボンディングワイヤ６により電気的に接続し、パッケージ１の開口部７にガラス板などの透光性窓部材８をＵＶ硬化性樹脂等の封止材９により封着した構造である。パッケージ１は、内底面が撮像素子搭載面１ａとされ、内底面と同一方向を向いた端面が窓部材搭載面１ｃとされている。
【００１３】
この固体撮像装置が従来のものと相違するのは、パッケージ１の撮像素子搭載面１ａに、この撮像素子搭載面１ａ上に撮像素子２を支持して撮像面２ａを窓部材搭載面１ｃに対して平行に配置する支持体１０が設けられている点である。
【００１４】
詳細には、支持体１０は上面が窓部材搭載面１ｃと平行になるように加工されており、
その上面に接着剤３によって固着された撮像素子２の撮像面２ａが窓部材搭載面１ｃと平行になっており、さらにその上に搭載された窓部材８の外面８ａとも平行となっている。
【００１５】
一方で窓部材搭載面１ｃは、窓部材８の密着性およびそれによる気密性を高めるべく、また撮像素子２を搭載する際の基準面とするべく、研磨されて平坦化されている。
このため、図示したようにパッケージ１が反っていて撮像素子搭載面１ｃや裏面１ｂが平行平面でなくとも、撮像素子搭載面１ａに搭載した撮像素子２が窓部材搭載面１ｃに対して傾いて固定されること（あおり）はない。したがって、窓部材８の外面８ａを入光軸に対して垂直に配置すれば、撮像素子２の撮像面２ａも入光軸に対して垂直に配置されることになり、これらの向きのズレに起因する画像の歪み等を抑えることができ、固体撮像装置の特性は良好となる。ただし撮像素子２の撮像面２ａとその背面とが平行であることが前提である。
【００１６】
この固体撮像装置の製造方法を図２を参照して説明する。
図２（ａ）に示すような、金属配線５が形成されたパッケージ１を用意する。
次に、図２（ｂ）に示すように、パッケージ１の撮像素子搭載面１ａに支持体１０を形成する。この支持体１０としては、たとえばワイヤーボンド方式で金スタッドバンプを形成するか、あるいは、Ａｕ、Ａｕ−Ｎｉ等のメッキ加工処理によって金メッキバンプを形成する。他のＡｕ系、Ｎｉ系、Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ系等のメッキ加工でバンプを形成してもよい。
【００１７】
図２（ｃ）に示すように、レーザー変位計１１により窓部材搭載面１ｃにレーザーを照射して、平面ツール１２を基準面としてその傾きを検出し、図２（ｄ）に示すように、検出した窓部材搭載面１ｃの傾き分を、セラミックパッケージを下部より保持する可動式のステージ（図示せず）で補正して、窓部材搭載面１ｃを平面ツール１２と平行にする。
【００１８】
図２（ｅ）（ｆ）に示すように、平面ツール１２によって支持体１０を窓部材搭載面１ｃと垂直な方向に押圧して変形させることにより、支持体１０に窓部材搭載面１ｃと平行な上面１０ａを形成する。
【００１９】
図２（ｇ）に示すように、支持体１０上（およびその周囲）に接着剤３を塗布した後、図２（ｈ）に示すように、撮像素子２を撮像面２ａを上方に向けて載置し、接着剤３を硬化させることにより、支持体１０上に撮像素子２を固着する。このときには、支持体１０の形状及び配置を適正にすることで（後述する）、素子搭載時の接着剤３の反力を緩和し、撮像素子２の搭載位置ズレ及び傾きを防止する。
【００２０】
図２（ｉ）に示すように、撮像素子２のボンディングパッド（図示せず）とパッケージ１の金属配線５とをそれぞれボンディングワイヤ６により接続する。最後に、図２（ｊ）に示すように、パッケージ１の窓部材搭載面１ｃに窓部材８を搭載し、封止材９にて封着することにより、パッケージ１の開口部を封止して、撮像素子２をパッケージ１内に密封する。
【００２１】
以上の製造方法によれば、金バンプ等の支持体１０を形成し、それを平面ツール１２で押圧するという簡単な方法により、撮像素子２が搭載される部位（支持体１０の上面１０ａ）を窓部材搭載面１ｃに対して平行平面化して、撮像素子２の傾き（あおり）を防止することができる。
【００２２】
固体撮像装置を製造する別法を図３に示す。
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、上述した製造方法（図２（ａ）〜（ｄ）の工程）と同様にして、パッケージ１の窓部材搭載面１ｃを搭載ツール１４と平行にする。
【００２３】
次に、図３（ｅ）に示すように、支持体１０上（およびその周囲）に接着剤３を塗布した後、図３（ｆ）に示すように、搭載ツール１４に吸着保持された撮像素子２を撮像面２ａを上方に向けて載置し、この撮像素子２を介して搭載ツール１４により支持体１０を窓部材搭載面１ｃと垂直な方向に押圧して変形させることにより、支持体１０に窓部材搭載面１ｃと平行な上面１０ａを形成しつつ、撮像素子２をその撮像面２ａが窓部材搭載面１ｃと平行になるように配置する。撮像面２ａが所定の向きとなったら、図３（ｇ）に示すように、搭載ツール１４による吸着を解除し、搭載ツール１４を上方に移動させて撮像素子２を搭載面に残す。そして接着剤３を硬化させて、撮像素子２を支持体１０上に固着させる。
【００２４】
その後に、図３（ｈ）〜（ｉ）に示すように、上述した製造方法（図２（ｉ）〜（ｊ）の工程）と同様にして、撮像素子２のボンディングパッド（図示せず）とパッケージ１の金属配線５とをそれぞれボンディングワイヤ６により接続し、パッケージ１の窓部材搭載面１ｃに窓部材８を搭載し、封止材９にて封着する。
【００２５】
以上の製造方法によれば、支持体１０の平行平面化を撮像素子２の搭載と兼ねて実施するので、図２に示した第１の製造方法よりも製造工程を削減することができ、より簡便な方法でありながら、撮像素子２の傾き（あおり）を防止することができる。
【００２６】
なお支持体１０は、窓部材搭載面１ｃに対する平行平面に加工しやすく、且つ加工後はその形状を保つ材料で形成する必要がある。上述した金のスタッドバンプや金メッキバンプ等であれば、平面を有した剛体で押圧することで塑性変形させて簡単に平面加工できるとともに、その平面形状を維持することができる。
【００２７】
支持体１０の高さは、パッケージ１の底部の最大反り量と平面加工処理で失う高さ分との和より大きくすることが必要である。例えば、パッケージ１の底部の反り量が２０μｍの場合、支持体１０の初期高さは３０〜７０μｍ程度が適当である。これにより、支持体１０を窓部材搭載面１ｃに対する平行平面に加工した後も、反り量を吸収して、支持体１０上に撮像素子２を平行に搭載可能となる。
【００２８】
図４はパッケージ１の撮像素子搭載面１ａに形成される種々の支持体１０の上面図である。
図４（ａ）に示す支持体１０は、１個のみ形成されており、その体積及び投影面積（円形）は比較的小さい。このような支持体１０は、押圧による平面加工を低荷重で実施可能で、加工性も良好であり、材料コスト等の経済性もよい。
【００２９】
図４（ｂ）に示す支持体１０は、２個並列に形成されており、それぞれの投影形状は楕円形である。図４（ｃ）に示す支持体１０は、互いにほぼ等間隔に３個形成されており、それぞれの投影形状は円形である。図４（ｄ）に示す支持体１０は、縦横に２個ずつ配列して計４個形成されており、それぞれの投影形状は円形である。図４（ｅ）に示す支持体１０は、縦横に２個ずつ配列するとともにその中央に１個配置して計５個形成されており、それぞれの投影形状は円形である。撮像素子の面積が大きく、厚みが薄くなると、図４（ａ）に示したような１個の支持体１０では撮像素子自体に反りが発生することがあるが、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示したように複数の支持体１０を形成すると、撮像素子を搭載する安定した上面を持つことができ、撮像素子自体の反りを抑えられるので、好ましい。
【００３０】
図４（ｆ）に示す支持体１０は十字形である。図４（ｇ）に示す支持体１０は星形およびそれを囲む４個の円形である。図４（ｈ）に示す支持体１０は円環形（枠形）である。図４（ｉ）に示す支持体１０は四角枠形である。撮像素子を搭載する安定した上面を持ち、加工性および経済性に優れるためには、全体として、投影面積の小さくなる安定した形状が必要であり、図４（ｆ）、（ｇ）のような中心部から放射状に広がる形状や、図４（ｈ）、（ｉ）のように中心部が空いた枠形が好ましい。図４（ｈ）、（ｉ）に示した支持体１０には、接着剤３の濡れ広がりを妨げず、また撮像素子２の搭載時の接着剤３による余分な反力発生を防止するために、支持体１０の内外を繋いで接着剤を排出するための溝１３が一部分に設けられている。
【００３１】
一般に、固体撮像装置をデジタルスチルカメラ等に利用する場合には、固体撮像装置に鏡筒及びレンズ等を取り付ける際の取り付け基準面は、上記した窓部材８の外面８ａとなっている。撮像面２ａと窓部材８の外面８ａ（入光軸に垂直な面）との平行度が２０μｍ以内であれば、別途の光軸調整の工程を必要としない。
【００３２】
上述の構造をとる本発明の固体撮像装置は、撮像素子２の撮像面２ａとパッケージ１の窓部材搭載面１ｃに配置された窓部材８の外面８ａとの平行度は、固体撮像装置の組立精度を含めて数μｍ〜１０μｍが達成可能である。したがって、本発明の固体撮像装置をデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に利用する場合、その製品組立において、光軸の調整工程を削減することができ、当然ながら光軸調整の機構が不要であり、その分だけ設計自由度が増すとともに、コスト的に有利になる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る固体撮像装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、デジタルスチルカメラ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態における固体撮像装置の構成図
【図２】図１の固体撮像装置の製造方法を説明する工程断面図
【図３】図１の固体撮像装置の別の製造方法を説明する工程断面図
【図４】図１の固体撮像装置に設けられる種々の支持体の形状および配置を示す上面図
【図５】従来の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１：セラミックパッケージ
1a：撮像素子搭載面
1b：裏面
1c：窓部材搭載面
２：撮像素子
2a：撮像面
３：接着剤
４：ボンディングパッド
５：金属配線
６：ボンディングワイヤ
７：開口部
８：窓部材
8a：外面
９：封止材
10：支持体
10a:上面
11：レーザー変位計
12：平面ツール
13：溝
14：搭載ツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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